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Ausschöpfung des vollen Potenzials für Landüberwachung der Copernicus-Satelliten der EU

Bodenbedeckung und -nutzungsdaten der Sentinel-Satelliten kommen der Landwirtschaft, der Forstwirtschaft und Verantwortlichen der Politik gleichermaßen zugute. EU-Forschung hat jüngst Möglichkeiten aufgezeigt, wie man diese Daten noch besser ausnutzen kann, was Möglichkeiten für neue Landüberwachungsanwendungen in kontinentalem oder sogar globalem Maßstab eröffnet.

Industrielle Technologien

Die wachsende Anzahl der Sentinel-Satelliten überwachen ununterbrochen die Land- und Wassermassen sowie den Himmel unseres Planeten, um deren Zustände und Veränderungen zu ergründen. Diese Satelliten werden von der Europäischen Weltraumorganisation im Rahmen von Copernicus – dem Vorzeige-Erdbeobachtungsprogramm der EU – betrieben und stellen täglich mehr als 10 Terabyte wertvoller Daten bereit. Der Copernicus-Landüberwachungsdienst bietet unter anderem auf Erdbeobachtungen basierende räumliche Informationen über biogeophysikalische Variablen an wie die Produktivität der Vegetation, die Schnee- und Bodenbedeckung und die Eigenschaften der Bodennutzung. So können die Menschen nachverfolgen, wie diese Eigenschaften sich im Laufe der Zeit verändern. Eine Umfrage zu all den verschiedenen Anwendungen des EU-finanzierten Projekts ECoLaSS ergab, dass viele der Benutzerinnen und Benutzer weitreichendere Anforderungen haben. Sie benötigen eine europaweite Überwachung der Phänologie der Vegetation, der Kohlenstoffbestände der Wälder sowie der Nutzungsintensität von Grünland und Ackerland. Solche Informationen können dazu beitragen, die Auswirkungen der europäischen Bemühungen im Rahmen der internationalen Maßnahmen zur Eindämmung des Klimawandels zu bestimmen. „Gemeinsam mit bodengestützten Beobachtungen können Sentinel-1 und Sentinel-2 dank ihrer umfassenden Abdeckung der Erde solche sich weiterentwickelnden Anforderungen angehen. Sie bieten völlig kostenlose und frei zugängliche Daten“, so Markus Probeck, der Koordinator von ECoLaSS. „Wir können jetzt nachverfolgen, wie bestimmte Bodenbedeckungen sich im Laufe ganzer Jahreszeiten oder von Jahr zu Jahr verändern. Das bedeutet, dass wir sie nicht nur anhand ihrer Farbe und Beschaffenheit identifizieren können, sondern auch anhand ihrer zeitlichen ‚Fingerabdrücke‘“.

Eine erheblich ausgeweitete Satellitenabdeckung

Vor den Sentinel-Satelliten war es schwierig, eine regelmäßige, wolkenlose optische Satellitenbilderabdeckung mit hoher räumlicher Auflösung zu erhalten. Eine eingeschränkte jährliche Abdeckung der Länder bedeutete, dass verschiedenste Arten der Klassifikation der Bodenbedeckung und -Nutzung auf spektralen Informationen aus Momentaufnahmen beruhten, die nur einen einzigen Zeitpunkt abbildeten. „Eine unserer wichtigsten Innovationen war die automatisierte Integration von Radarbildern des Sentinel-1 und optischen Bildern des Sentinel-2. Wir wendeten auch Massendatenanalysen und Cloud-Verarbeitungsverfahren an, um die Lücken in der Sentinel-1/-2-Zeitreihe zu schließen“, erklärt Probeck, der Programmmanager von Copernicus bei GAF in Deutschland. „Die zusätzliche zeitliche Dimension hat zu Verbesserungen bei der Qualität, dem Detailgrad und der Tiefe der Klassifikation der Bodenbedeckung und -Nutzung in Europa und auf der ganzen Welt geführt“, fügt er hinzu. Diese Verbesserungen sind für die Beobachtung von Entwicklungs- und Verwaltungsverfahren bezüglich der Vegetation mit einer hohen räumlichen Auflösung von 10 Metern unerlässlich.

Die Copernicus-Landdienstleistungen von morgen

Die fünf Dienstleistungsunternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen für Erdbeobachtung des Konsortiums analysierten sechs Hauptthemen: Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Grünland, undurchlässige Gebiete wie Siedlungen und Verkehrsinfrastruktur, Nutzpflanzenphänologie und die neue europäische Norm zur Klassifikation der Bodennutzung CLC+. Vorführprodukt wurden an acht repräsentativen Standorten in Europa und Afrika implementiert, die jeweils eine Größe von 60 000 bis 90 000 Quadratkilometer haben. Einige davon wurden als äußerst vielversprechend empfohlen, was das betriebliche Roll-out im Rahmen der Weiterentwicklung des Portfolios des Copernicus-Landüberwachungsdienstes angeht. Abschließend merkt Probeck an: „ECoLaSS hat bei der systematischen Untersuchung und praktischen Demonstration des Potenzials der umfassenden Sentinel-Daten mit ihren hohen räumlichen, radiometrischen und zeitlichen Auflösungen Pionierarbeit geleistet. Diese wird zu neuen Landüberwachungsanwendungen im kontinentalen bis globalen Maßstab mit bislang unerreichter zeitlicher Frequenz und einer wachsenden ‚Copernicus-Wirtschaft‘ beitragen.“

Schlüsselbegriffe

ECoLaSS, CLC+, Copernicus-Landüberwachungsdienst, CLMS, Nutzpflanze, Demonstrator, Erdbeobachtung, Grünland, Phänologie, Sentinel-Satelliten, Zeitreihe

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